鐵基超導體

鐵基超導體(iron-based superconductor),基於含鐵化合物、超導電性主要由鐵元素中3d軌道電子主導的超導材料。可以具有40開爾文以上的高溫超導電性,超導發生在準二維晶體結構的鐵砷(或鐵硒)平面,對其研究有助於揭示高溫超導的機制。

鐵基超導體是指化合物中含有鐵,在低溫時具有超導現象,且鐵扮演形成超導的主體的材料。2006年日本東京工業大學Hideo Hosono教授的團隊發現第一個以鐵為超導主體的化合物LaFeOP [1] ,打破以往普遍認定鐵元素不利形成超導迷思。根據BCS理論,產生超導性的必要條件是材料中的電子必須配對,這樣配對的電子稱為庫柏對。庫柏對中的兩個電子自鏇相反,所以總自鏇為零,因而科學家認為超導性與鐵磁性可能無法共存,材料中如果加入磁性元素(如鐵、鎳)會大大降低超導性。鐵基超導體雖然含有鐵元素且是產生超導的主體,但是鐵和其他元素(如砷、硒)形成鐵基平面後,已不再具有鐵磁性。2008年二月初,Hideo Hosono教授的團隊再度發表鐵基層狀材料La[O1-XFX]FeAs(x = 0.05 – 0.12)在絕對溫度26K時存在超導性 [2] ,從此研究鐵基超導體便在世界上形成一股熱潮。引起許多科學家的興趣的重要原因之一在於鐵基超導體的結構與高溫超導的銅氧平面類似,超導性發生在鐵基平面上,屬於二維的超導材料。因此儘管鐵基超導體的臨界溫度只有數十K,研究鐵基超導體可能有助於了解高溫超導的機制。

晶格結構

現有的鐵基超導體從結構上可分為四類:(1111)、(122)、(111) 和 (11)。

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